[工学]微机原理及接口技术第七章.ppt

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1、7.1 概述概述一、并行通信和串行通信一、并行通信和串行通信 通信通信指计算机与外设、计算机与计算机间的信息交换指计算机与外设、计算机与计算机间的信息交换 通信的基本方法通信的基本方法: : 并行通信和串行通信并行通信和串行通信数据的各位同时由源到达目的地数据的各位同时由源到达目的地 快快多根数据线多根数据线 距离短、远程费用高距离短、远程费用高r 并行通信并行通信 将数据的各位将数据的各位同时同时在在多根并行传输线上多根并行传输线上进行传输。进行传输。01010110 D0D1D2D3D4D5D6D7目目的的D0D1D2D3D4D5D6D7源源并行通信并行通信适于适于短距离短距离、高速高速通

2、信通信数据的各位依次由源到达目的地数据的各位依次由源到达目的地 慢慢数据线少数据线少 远程远程, 费用低费用低r 串行通信串行通信 将数据的各位将数据的各位按时间顺序按时间顺序依次在依次在一根传输线上一根传输线上传输。传输。 0 1 1 0 1 0 1 0 RD目目的的TD源源串行通信串行通信适于适于长距离长距离、中低速中低速通信通信发送器A接收器Ba 单工方式发送器A发送器Bb 半双工方式发送器接收器接收器发送器A接收器Bc 全双工方式接收器发送器12n复用器复用器12n（d） 多工方式串行通信数据传送方式串行通信数据传送方式二、串行接口技术二、串行接口技术 异步通信和同步通信方式异步通信和

3、同步通信方式 串行通信可分为两种：一种为同步通信串行通信可分为两种：一种为同步通信(Asynchronous)(Asynchronous)；一种；一种为异步通信为异步通信(Synchronous)(Synchronous)。 同步通信是将所要发送信息组成一个同步通信是将所要发送信息组成一个，在每帧信息的开始要有在每帧信息的开始要有，在数据线上要保持连，在数据线上要保持连续的字符，没有信息时也要填上专用空字符，因为同步传输不允许续的字符，没有信息时也要填上专用空字符，因为同步传输不允许在传输一帧信息时出现间隙。同步通信特点：传送信息量大，数度在传输一帧信息时出现间隙。同步通信特点：传送信息量大，

4、数度高，适宜于快速传递，灵活性差。高，适宜于快速传递，灵活性差。 异步通信时，在字符开始要有起始位，一个字传输的结束要用异步通信时，在字符开始要有起始位，一个字传输的结束要用间隔位进行字间隔。通常一组数据由多个字符组成，而字符是若干间隔位进行字间隔。通常一组数据由多个字符组成，而字符是若干数码位的集合。本方式一次传送一个字符，若要传送一批字符，则数码位的集合。本方式一次传送一个字符，若要传送一批字符，则需要反复调用该方式。各字符出现于数据场中的相对时间是随意的需要反复调用该方式。各字符出现于数据场中的相对时间是随意的，没有专门的时钟控制。异步通信的特点：灵活性好，便于处理实，没有专门的时钟控制

5、。异步通信的特点：灵活性好，便于处理实时性强的串行数据；速度低，仅适宜于中低速率传输。时性强的串行数据；速度低，仅适宜于中低速率传输。空闲位空闲位起起始始位位b b0 0b b1 1b b2 2b b3 3b b4 4b b5 5b b6 6b b7 7校校验验位位停停止止位位空空闲闲位位起起始始位位b b0 0b b1 11 11 11 10 01 1/ /0 01 1/ /0 01 1/ /0 01 1/ /0 01 1/ /0 01 1/ /0 01 1/ /0 01 1/ /0 01 1/ /0 01 11 11 10 01 1/ /0 01 1/ /0 0异步串行通信中数据的传输格式

6、异步串行通信中数据的传输格式第第n n个字符个字符第第n+1n+1个字符个字符同步字同步字符符数数据据1 1数数据据2 2数据数据3 3数据数据n nCRCCRC字字符符1 1CRCCRC字符字符2 2单同步数据格式单同步数据格式 串行通信的标准串行通信的标准 在通信过程中收发双方共同遵守的标准，标准包括：在通信过程中收发双方共同遵守的标准，标准包括：传输率、传输率、电特性、信号名称及接口标准电特性、信号名称及接口标准。 传输率：传输率是指每秒钟传输代码的位数，也称波特率，传输率：传输率是指每秒钟传输代码的位数，也称波特率，单位为波特。在串行通信中，常用波特率来表示数据传送的速率单位为波特。在

7、串行通信中，常用波特率来表示数据传送的速率. .如果一个串行字符由如果一个串行字符由 1 1个起始位，个起始位，7 7个数据位，个数据位，1 1个奇偶校验位个奇偶校验位和一个停止位等和一个停止位等1010个数位构成，每秒钟传送个数位构成，每秒钟传送120120个字符，则数据传个字符，则数据传送的波特率为：送的波特率为：1010位位/ /字符字符120120字符字符/ /秒秒=1200=1200波特（波特（Bit/sBit/s）传送每位信息所占用的时间为：传送每位信息所占用的时间为：1 1秒秒/1200=0.833/1200=0.833毫秒毫秒常用的波特率为常用的波特率为110110，30030

8、0，600600，12001200，24002400，48004800，96009600和和1920019200波特（波特（Bit/sBit/s），它也是国际上规定的标准波特率。同步传），它也是国际上规定的标准波特率。同步传送的波特率高于异步传送方式，可达到送的波特率高于异步传送方式，可达到64000 Bit/s64000 Bit/s。l 并行接口的典型硬件结构包括：并行接口的典型硬件结构包括：1、一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口、一个或一个以上具有锁存或缓冲的数据端口2、与、与CPU进行数据交换所必须的控制和状态信号进行数据交换所必须的控制和状态信号3、与外设进行数据交换所必须的控制和

9、状态信号、与外设进行数据交换所必须的控制和状态信号4、端口译码电路、端口译码电路5、控制电路、控制电路三、并行接口概述三、并行接口概述l 并行接口连接并行接口连接CPU与并行外设，实现与并行外设，实现 两者间的并行通信，两者间的并行通信， 在信息传送过程中，起到输出锁存或输入缓冲的作用。在信息传送过程中，起到输出锁存或输入缓冲的作用。CPUCPU控制寄存器控制寄存器输入缓冲寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器状态寄存器数据总线数据总线地址地址译码译码读出信号读出信号写入信号写入信号复位复位准备好准备好中断请求中断请求地址地址片选片选A A0 0A A1 1输输入入设设备备

10、数据输入数据输入数据输入准备好数据输入准备好数据输入回答数据输入回答输输出出设设备备数据输出数据输出数据输出准备好数据输出准备好数据输出回答数据输出回答并行接口连接外设示意图并行接口连接外设示意图输入过程输入过程 外设将数据外设将数据=接口接口 状态线状态线“数据输入准备好数据输入准备好”=1；接口把接收到数据输入缓冲寄存器；接口把接收到数据输入缓冲寄存器；数据输入回答数据输入回答=1，作为对外设响应信号；，作为对外设响应信号；外设撤消外设撤消“数据数据”和和“数据输入准备好数据输入准备好”信号；信号； CPU从接口读取数据从接口读取数据接口收到数据，设置接口收到数据，设置“输入准备好输入准备

11、好”状态位；状态位；供给供给CPU查询查询 或向或向CPU发中断请求；发中断请求； CPU从接口读取数据，从接口读取数据，接口自动清除状态寄存器输入准备好状态位（准备好）；接口自动清除状态寄存器输入准备好状态位（准备好）； 数据总线处于高阻状态。开始下一个输入过程数据总线处于高阻状态。开始下一个输入过程输出过程输出过程输出输出 ：每当外设从接口取走一个数据以后，：每当外设从接口取走一个数据以后， CPU往接口中输出数据往接口中输出数据接口中状态寄存器发中断请求；接口中状态寄存器发中断请求； （“输出准备好输出准备好”=1，表示，表示CPU可以往接口中输出数据）可以往接口中输出数据） CPU向接

12、口输出数据，数据到接口缓冲寄存器；向接口输出数据，数据到接口缓冲寄存器；接口自动清除接口自动清除“输出准备输出准备”好。好。 将数据送往外设：将数据送往外设： 接口向外设发送一个接口向外设发送一个“驱动信号驱动信号”，启动外设接收数据。，启动外设接收数据。外设收到数据向接口发一个外设收到数据向接口发一个“数据输出回答数据输出回答”信号；信号；接口收到的信号将状态寄存器中接口收到的信号将状态寄存器中“输出准好输出准好”=1； CPU输出下一个数据。输出下一个数据。l不可编程并行接口和可编程并行接口不可编程并行接口和可编程并行接口 不可编程并行接口的工作方式和功能不可编程并行接口的工作方式和功能:

13、 : 是由硬件接线决定，不能用软件来控制。是由硬件接线决定，不能用软件来控制。 可编程并行接口的工作方式和功能可编程并行接口的工作方式和功能: 可用软件编程的方法改变，使接口具有更大可用软件编程的方法改变，使接口具有更大的灵活性和通用性。的灵活性和通用性。一般情况下不交叉使用一般情况下不交叉使用，因为，因为:只有本系列的芯片才能更好地保证时序上的配合只有本系列的芯片才能更好地保证时序上的配合,和各种功能的发挥，使和各种功能的发挥，使CPU可靠与外设交换信息可靠与外设交换信息。l 在并行接口芯片中，在并行接口芯片中， 不同的产品系列研制出与之相匹配的接口芯片。不同的产品系列研制出与之相匹配的接口

14、芯片。例例 在在8086系列系列中使用中使用8255A芯片芯片 在在Z80系列系列中使用中使用Z80-PIO芯片芯片 在在6800系列系列中使用中使用MC6820PIA芯片芯片 7.2.17.2.1外部引线及内部结构外部引线及内部结构 1.1.外部引线外部引线 D D0 0-D-D7 7为双向数据信号线为双向数据信号线, ,用来用来传送数据和控制字。传送数据和控制字。 为读信号线为读信号线, ,与其他信号线与其他信号线一起实现对一起实现对82558255接口的读操作。接口的读操作。 为写信号线为写信号线, ,与其他信号一与其他信号一起实现对起实现对82558255的写操作。的写操作。 为片选信

15、号线为片选信号线, ,当它为低电当它为低电平平( (有效有效) )时时, ,才能选中该才能选中该82558255芯片芯片, ,也才能对也才能对82558255进行操作。进行操作。RDWRCS A A0 ,0 ,A A1 1为口地址选择信号线。为口地址选择信号线。 RESETRESET为复位输入信号。为复位输入信号。 PAPA0 0-PA-PA7 7 为为A A口的输入输出信号线。口的输入输出信号线。 PBPB0 0-PB-PB7 7 为为B B口的输入输出信号线。口的输入输出信号线。 PCPC0 0-PC-PC7 7 8 8条线根据其工作方式可条线根据其工作方式可作为数据的输入或输出线作为数据

16、的输入或输出线, ,也可以也可以用作控制信号的输出或状态信号的用作控制信号的输出或状态信号的输入线。输入线。数据总线数据总线缓冲器缓冲器读读/ /写写逻辑控制逻辑控制端口端口A A（8bit8bit）端口端口C C上半部上半部（4bit4bit）端口端口C C下半部下半部（4bit4bit）端口端口B B（8bit8bit）A A组组控控制制B B组组控控制制RDRDWRWRCSCSA0A0A1A1RESETRESETD7D0D7D0PA7-PA0PA7-PA0PC7-PC4PC7-PC4PC3-PC0PC3-PC0PB7-PB0PB7-PB0CPUCPU接口接口内部逻辑内部逻辑外设接口外设接

17、口8255A8255A内部结构图内部结构图系系统统总总线线 2. 2.内部结构内部结构34 434 433 333 332 232 231 131 13 0 4 03 0 4 02 9 3 92 9 3 92 8 3 82 8 3 82 7 3 72 7 3 7 18 1819199 209 208 218 216 226 225 2 35 2 33 6 2 43 6 2 435 2535 25141415151616171713132 6 1 22 6 1 2711111010 PA0PA0PA1PA1PA2PA2PA3PA3PA4PA4PA5PA5PA6PA6PA7PA7PB0PB0PB1

18、PB1PB2PB2PB3PB3PB4PB4PB5PB5PB6PB6PB7PB7PC0PC0PC1PC1PC2PC2PC3PC3PC4PC4PC5PC5PC6PC6PC7PC7 D0D0D1D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7A0A0A1A1CSCSRDRDWRWRRESETRESETVCCVCCGNDGND 8 82 25 55 5A A图图7-19 8255A7-19 8255A引脚特性引脚特性面面向向C CP PU U面面向向外外设设7.2.2 8255A7.2.2 8255A的外部连接特性的外部连接特性 8255A 8255A的操作功能表的操作功能表 CS RD WR A

19、1 A0 CS RD WR A1 A0操操 作作数数 据据 传传 送送 方方 式式 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0读读 A A 口口A A口数据口数据 数据总线数据总线 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1读读 B B 口口B B口数据口数据 数据总线数据总线 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0读读 C C 口口C C口数据口数据 数据总线数据总线 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0写写 A A 口口数据总线数据数据总线数据 A A口口 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1写写 B B 口口数据总线数据数据总线数据 B B口口 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0写写 C

20、 C 口口数据总线数据数据总线数据 C C口口 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1写控制口写控制口数据总线数据数据总线数据 控制口控制口 8255A 8255A的的4 4个端口都分配偶地址。将个端口都分配偶地址。将8255A8255A上负责内部寻址上负责内部寻址4 4个个端口的端口的A A0 0、A A1 1脚与脚与8086CPU8086CPU的的A A1 1、A A2 2脚相连脚相连 B口口0 输出输出1 输入输入0 方式方式01 方式方式1D7D6D5D4D3D2D1D0特征位，特征位，D7=1表示是方式控制字表示是方式控制字PC3PC00 输出输出1 1 输入输入B口工作方式口工作方

21、式PC7PC40 输出输出1 输入输入A口口0 输出输出1 输入输入A口工作方式口工作方式00 方式方式001 方式方式11x 方式方式2例：假设例：假设8088系统中系统中8255的的A口地址为口地址为20H。编程设置：。编程设置：A口方式口方式 0 输入，输入，PC7PC4输出输出,B口方式口方式 0 输出，输出，PC3PC0输入。输入。0 复位复位1 置位置位0D7D6D5D4D3D2D1D0设置内容设置内容特征位，特征位，D7=0表示是表示是C口按位口按位置位置位/复位控制字复位控制字无意义无意义选择设置位选择设置位C口按位置位口按位置位/复位控制字各位含义复位控制字各位含义:D3 D

22、2 D1设设置置位位0 0 0PC00 0 1PC10 1 0PC20 1 1PC31 0 0PC41 0 1PC51 1 0PC61 1 1PC78255A8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。有三种工作方式，用户可以通过编程来设置。方式方式0 0简单输入简单输入/ /输出输出查询方式；查询方式；A A，B B，C C三个端口均可。三个端口均可。方式方式1 1选通输入选通输入/ /输出输出中断方式；中断方式；A A ，B B，两个端口均可。两个端口均可。方式方式2 2双向输入双向输入/ /输出输出中断方式。只有中断方式。只有A A端端口才有。口才有。工作方式的选择可通过向控制端口

23、写入控制字来实工作方式的选择可通过向控制端口写入控制字来实现。现。7.2.4 82557.2.4 8255的工作方式的工作方式 1. 1. 工作方式工作方式0,0,又称为基本输入输出方式又称为基本输入输出方式 在此方式下在此方式下, ,可分别将可分别将A A口的口的8 8条线、条线、B B口的口的8 8条线、条线、C C口高口高4 4位对应的位对应的4 4条线和条线和C C口低口低4 4位对应的位对应的4 4条线定义条线定义为输入或输出。为输入或输出。 例：设某例：设某8086系统中连接一片系统中连接一片8255A，8255A的的A口接拨口接拨码盘，码盘，B口接共阴数码管，设计程序段使数码管显

24、示拨口接共阴数码管，设计程序段使数码管显示拨码盘的数字。设码盘的数字。设A口地址为口地址为3B0H.8255APA0PA1PA2PA3PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7驱驱动动电电路路abcdefgh+5VhgfedcbaDATA SEGMENT DATA SEGMENT TAB1 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH 7DH,07HTAB1 DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH 7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,31H DB 7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,31HDATA END

25、SDATA ENDSCODE SEGMENT CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATA ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART:MOV AX,DATASTART:MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DS,AX MOV DX,3B6H MOV DX,3B6H MOV AL,90H MOV AL,90H OUT DX,AL OUT DX,ALADDR: MOV DX,3B0HADDR: MOV DX,3B0H IN AL,DX IN AL,DX AND AL,0FH AND AL,0FH MOV BX,OFFSET TAB1 MOV B

26、X,OFFSET TAB1 XLATXLATMOV DX,3B2HMOV DX,3B2HOUT DX,ALOUT DX,ALHLTHLTCODE ENDSCODE ENDS END START END STARTADD BXADD BX，AXAXMOV ALMOV AL， BX BX例：用例：用8255A8255A作为作为CPUCPU与打印机接口，与打印机接口，8255A8255A与打印机及与打印机及CPUCPU的连线如的连线如下图所示。试编写一程序，用查询方式将下图所示。试编写一程序，用查询方式将BLOCKBLOCK中中100100个字节数据送个字节数据送打印机打印。假设控制口地址为打印机打

27、印。假设控制口地址为30EH30EH。BUSYD0D7ACKSTBSTB2.2.工作方式工作方式1,1,即选通输入输出方式即选通输入输出方式 在这种方式下在这种方式下,A,A口和口和B B口仍作为数据的输出口或口仍作为数据的输出口或输入口输入口, ,同时还要利用同时还要利用C C口的某些位作为控制和状态信口的某些位作为控制和状态信号。号。工作方式工作方式1 C1 C口各位的定义口各位的定义 (1) (1)方式方式1 1下下A A口、口、B B口均为输入口均为输入 为低电平有效的输入选通信号。为低电平有效的输入选通信号。 IBF IBF为高电平有效的输入缓冲器满信号。为高电平有效的输入缓冲器满信

28、号。 INTR INTR为中断请求信号为中断请求信号, ,高电平有效。高电平有效。 INTE INTE为中断允许状态。为中断允许状态。 STBSTBIBFINTRRD外部输入数据 8255A工作方式工作方式1输入的时序输入的时序 (2) (2) 方式方式1 1下下A A口、口、B B口均为输出口均为输出 为输出缓冲器满信号为输出缓冲器满信号, ,低电平有效。低电平有效。 为外设响应信号为外设响应信号, ,低电平有效。低电平有效。 INTR INTR为中断请求信号为中断请求信号, ,高电平有效。高电平有效。 INTE INTE为中断允许状态。为中断允许状态。OBFACKWROBFINTRACK输

29、出口数据输出8255A工作于方式工作于方式1输出的时序输出的时序 D7D6D5D4D3D2D1D0A组状态输入IBFBINTEBINTRBB组状态I/OIBFAINTEAINTRAI/OOBFAI/OI/OINTRAINTEAOBFBINTEBINTRB输出C口8255A8255A工作于方式工作于方式1 1的状态字的状态字 OBFACKSTBACKPC3PC4PC5INTEAINTRAA口输入时为口输入时为STBA信号信号A口输入时为口输入时为IBFA信号信号PC6PC7INTEAINTRAA口输出时为口输出时为ACKA信号信号A口输出时为口输出时为OBFA信号信号8255A 方式方式2下用下

30、用C口定义的控制信号口定义的控制信号用作用作A口控口控制线制线+图6.26 A口在方式2工作时的状态字D7D6D5D4D3D2D1D0A组状态方式0输入/输出B组状态OBFAIBFAINTE2INTRAINTE1C口OBFBINTEBINTRBI/OI/OI/OIBFBINTEBINTRB方式1输入方式1输出K+5VK3K2K1单脉冲发生单脉冲发生器器+5VLED0LED1LED7D0D7 PA0RD PA1WR CS PA7A1 A0 PB0RESET PB1 PB2 PC0 D0D7RD8088 WRIO / MA0A19RESET 82558255补充作业：设补充作业：设80888088

31、系统机外扩一片系统机外扩一片8255A8255A以及相应的实验电路，以及相应的实验电路，如下图所示。要求：如下图所示。要求： 1 1）完成）完成80888088系统机与系统机与8255A8255A的连接，并利用门电路和的连接，并利用门电路和74LS13874LS138译码译码器设计一个译码片选电路，使得器设计一个译码片选电路，使得8255A8255A的端口地址为的端口地址为90H90H、91H91H、92H92H、93H93H；2) 2) 编程实现：先预置开关编程实现：先预置开关K K3 3K K1 1为一组状态，然后按下自为一组状态，然后按下自复按钮复按钮K K产生一个负脉冲信号，产生一个负脉冲信号，CPUCPU接收到此信号后，用发光二极管接收到此信号后，用发光二极管LEDLEDi i亮，显示亮，显示K K3 3K K1 1的状态。的状态。K K3 3K K1 1的状态为从的状态为从000000到到111111，LEDiLEDi从从LEDLED0 0到到LEDLED7 7亮。亮。 结束结束